能源互联网在新城镇建设中的示范应用
发布时间:2017-11-14    编辑:jinrui   
本文摘要:要把传统的电网的EMS推广为IEMS(综合的)其实很困难,因为它涉及到很多学科的交叉。这里头非常基础的几个功能,再给大家交流一下。

清华大学电机工程与应用电子技术系教授 孙宏斌

现场文字实录:

  今天非常荣幸能够在这儿跟大家做一个交流,其实本来我是安排在下午时间,但是今天中午要赶到绵阳去,要给我们下一代中学生做一个关于能源互联网方面的报告。给大家报告一下,今年暑假清华电机系能源互联网班招到全国三个省一级的状元,这在历史上都没有过,这可以看到社会上家长对能源互联网的一个期待。
 
  这个视频是在能源互联网联盟上发布的一个视频,请大家看一下。
 
  (VCR)
 
  孙宏斌:因为这个大会给我出了一个命题作文,就是能源互联网在新城镇中的示范作用,谈到示范给大家一个感性的认识,现在一些重要的进展。
 
  因为今天的视角,我想聚焦在一个事情上,我们称之为能源互联网的大脑叫多能流综合能量管理系统,大家在视频里面看到,用在一个城区里面的场景。
 
  这是2015年当时在香山饭店召开的能源互联网香山科学会议,由专家们在那里闭门讨论三天三夜,最后出来的纪要呈送国务院和各个部委,当时形成了互联网+能源的各种文件,大家在网上可能也都看到了。
 
  2015年和2016年是能源互联网的概念之年,到了今年我们称之为“落地之年”。这里面列出来很多是国家级的示范项目,一个重大的研发项目其实都是指向落地的,从2016,2017,2018年有一大批多能互补,能源互联网项目研发,包括能源互联网示范项目首批56项,包括最近参加雄安新区的能源系统规划审查会议,我当时看了之后,确实内心是不满意的,因为那个方案里头冷热气电都是割裂的,当时我提了很多意见,然后说要发回重改。接下去我们面临的是综合的智慧的能源系统。
 
  这里面有巨大的商机,我们说产业链,小到智能楼宇家居,大一点到智慧小区、园区,到智慧城镇/城区,再到智慧城市,到四川清洁能源省,再到国与国际,一带一路,我们要把能源互联网的技术走出国门,走向世界。这里头最重要的一个切入点之一就是绿色低碳的城镇,我们要给城镇打上一个名片。这个城是绿色的,是低碳的,这就需要我们的能源人。以前城市规划跟我们能源人没什么关系的,最近很多市长来找我,聊一聊能源互联网该怎么做。
 
  清华有一个建筑学院,里面有一个城市规划系,那个系里面天天做城市规划,但它做得是建筑、交通、水系,但它会忘了能源,能源原来是垂直体系,在接下去多少年之内,我们会发现绿色低碳城镇的规划和建设会成为我们重要的切入点,也是我们能源互联网最重要的应用场景。
 
  这里头有一个焦点问题,这个焦点的问题,我们大家在各种媒体里面都看到叫做多能互补,源网荷储协同,实现安全功能前提下效益的最大化和能源的绿色化,说起来容易,其实很难的。在技术上归结为非常复杂的多能流网络的最优控制问题。这样一个控制问题的解决是通过一套系统来实现。这套系统就是刚才视频里头看到的,叫IEMS(多能流综合能量管理系统),刚才给大家展示出来的是全世界第一套综合的能量管理系统,这是由清华开发,在今年8月份,也是能源局领导,我们当时能源互联网联盟大会上发布的内容,这是全世界第一套。
 
  怎么来保证能源互联网能够清洁、高效、安全、低碳运行,这里冷热气电交通在一起,这需要研发IES,研发目的有三个,1、消纳可再生能源。2、提高综合能效。3、降低用能成本,而且是显著的降低用能成本。这个IEMS是一个能源互联网的调度指挥司令部,也是绿色低碳城镇的抓手。把所有的能源碎片能够连接起来,能够进行调度和优化。
 
  要把传统的电网的EMS推广为IEMS(综合的)其实很困难,因为它涉及到很多学科的交叉。这里头非常基础的几个功能,再给大家交流一下。
 
  1、多能流SCADA,我们基于物联网,不光把电的,还有热的,燃料的,交通的,气的各种信息能够采集起来实现四遥和报警。
 
  2、多能流状态估计。在这个基础上一定要有信息融合的功能,学术上惩治为多能流状态估计。在城市里面测点分布广,量测种类多,如何能够补齐量测,剔除坏数据,可估计、可检测、可辨识,这一点非常重要。
 
  3、多能流安全评估与控制。如果一个综合能源服务商在管理一个园区的时候,只要一次事故就可以把多年的效益全部都吃掉,赔掉。所以你一定要保障功能安全前提下面如何做好多能服务,你一定要找出能量系统中的薄弱环节,称之为N-1安全准则,还要实现关口上能量安全控制,保证接入变压器容量在你所需要的容量之内。
 
  4、IEMS-多能流优化调度。这里面涉及到细节的,比如说启停计划,比如CCHP什么时候该启,什么时候该停。还有日前调度,日内调度和实时控制,这些都非常重要。
 
  5、IEMS-多能流节点能价。对内一个小城镇要进行能量服务的话,有一个非常重要的就是内部的商业模式。这个商业模式是柔性的调度,这里面最主要是推动价格的引导使得园区的用户来改变他的用能习惯,使得他用能的总成本降到最低,进而消除网络的拥塞。怎么做呢?我们建立优化模型,来计算出他在各个地方,各个时刻节点用能的价格,要把这个成本能够核算到价格里头去。
 
  不同地方的电热气价格是不一样的,这个价格信号对园区非常重要,是你管理这个园区能量系统的一个非常核心的工具。
 
  6、IEMS-多能流虚拟电厂。这是对外的商业模式,而且可能是你未来赚钱的重要的途径。我们园区里面各种灵活性资源可以被你所调度,调度完之后,你会发现一个园区,一个城市像一个巨大的电厂,它有非常宽的调节范围和灵活性,而这样的调节范围和灵活性,它完全可以参与到电力系统中去,我们实时的市场中去,能够成为为你能源提供巨大成本下降的技术路径。
 
  示范工程,目前我们正在进行中的包括广州都市能源互联网综合示范项目,采用了1+4,有四个点,包括广州明珠工业园示范区,中新知识城示范区,南沙智慧岛示范区,花都电动汽车示范区和互联网创新服务平台,这也是能源局首批能源互联网示范项目。
 
  这是从化明珠工业园区,第一期我们做12平方公里,把冷热电气交通混合起来,保证成本最小化。
 
  这是成都高薪西区,面积40平方公里,使各种碎片化的能源协同在一起,提高绿色效率。
 
  这是东莞立沙岛,这个工业园区12平方公里,同样它有非常充沛的多能流的系统,如何对它进行协同,进行优化,进行管理。
 
  这是吉林省电力公司,目前整个吉林遇到两大问题,第一是大规模可再生能源,风电弃风严重,比例非常高。第二方面是供暖是不清洁的,那我们把多能流的调度市场建立起来之后,一方面我们把弃风给降下来,把弃风卖给清洁的供暖,我们建立一整套的交易机制,建立多能流能量的管理,实现成本降低,消纳绿色能源,同时绿色清洁供暖的目标,这个项目比较大,现在正在进行中。
 
  最后给大家提供一些参考文献,如果大家有兴趣的话,因为时间关系,我们会下可以交流,谢谢大家。
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